[发明专利]馈能型橡胶节点、设计方法、装置及电子设备

说明书

本申请公开了一种馈能型橡胶节点、设计方法、装置及电子设备；包括：芯轴，其内部设置有一容置腔体，所述容置腔体具有一开口，所述开口延伸至所述芯轴的表面；橡胶层，套设于所述芯轴上且覆盖所述开口；外套，套设于所述橡胶层上；压电元件，设置于所述容置腔体内且与所述外套接触；馈能元件，设置于所述容置腔体内且电性连接于所述压电元件；其中，作用在所述外套上的载荷发生变化时，所述外套上所受的载荷通过所述橡胶层作用在所述压电元件上，所述压电元件产生变形将机械能转变为电能产生电压，电压通过所述馈能元件进行收集并存储。本发明首次实现了橡胶节点收集能量的功能。

技术领域

本发明属于馈能型橡胶节点的设计领域，具体涉及一种馈能型橡胶节点、设计方法、装置及电子设备。

背景技术

随着轨道车辆的高速化、智能化发展，车辆低功耗和产品智能化要求越来越高。轨道车辆中多采用橡胶节点形式的减振器，属于被动减振产品，车辆运行过程中产生振动减振器只是缓冲振动并将部分振动能量转化为热量耗散掉，造成能量的浪费。另外橡胶节点形式的减振器使用状态直接影响车辆运行平稳性、舒适性以及安全性，但目前缺少对橡胶减振器全寿命周期的运行状态监控，无法对运行中的减振器状态做实时数据反馈，导致车辆存在巨大的安全隐患。

中国专利用于轨道交通的压电减振器(CN 110107635 A)，设计了一种轨道交通用压电减振器，在油压减振器的基础上，增加馈能机构，选用耐油橡胶弹簧和油液减振复合结构，实现能量的回收。但是该方案对轨道车辆的适用性不强，若要在轨道车辆上额外增加机构，会对车辆产生不良影响。

发明内容

本申请实施例提供了一种馈能型橡胶节点、设计方法、装置及电子设备，以至少解决轨道车辆振动能量收集需求。

本发明提供了一种馈能型橡胶节点，其中，包括：

芯轴，其内部设置有一容置腔体，所述容置腔体具有一开口，所述开口延伸至所述芯轴的表面；

橡胶层，套设于所述芯轴上且覆盖所述开口；

外套，套设于所述橡胶层上；

压电元件，设置于所述容置腔体内且与所述外套接触；

馈能元件，设置于所述容置腔体内且电性连接于所述压电元件；

其中，作用在所述外套上的载荷发生变化时，所述外套上所受的载荷通过所述橡胶层作用在所述压电元件上，所述压电元件产生变形将机械能转变为电能产生电压，电压通过所述馈能元件进行收集并存储。

上述馈能型橡胶节点，其中，还包括监控元件，设置于所述容置腔体内且电性连接于所述馈能元件，所述监控元件根据所述馈能元件的输出电压获得载荷量并输出。

上述馈能型橡胶节点，其中，所述芯轴的一端开设有出线孔，所述出线孔连通于所述容置腔体，连接所述馈能元件及所述监控元件的导线通过所述出线孔引出连接至储能设备及监控设备。

一种馈能型橡胶节点的设计方法，其中，包括

容许尺寸设计步骤：根据所述馈能型智能橡胶节点的外部安装尺寸、芯轴与外套的内部尺寸以及各方向的极限载荷确定容置腔体的尺寸，根据所述容置腔体的尺寸，确定压电元件和馈能元件的容许尺寸；

压电元件参数设计步骤：通过调整所述压电元件的参数匹配所述馈能型智能橡胶节点的刚度和振幅；

馈能元件参数设计步骤：通过调整馈能元件参数，匹配所述馈能型智能橡胶节点的振动能量与电能的转换收集；

监控元件参数设计步骤：通过调整所述监控元件的参数，匹配所述橡胶节点的受力特性。

上述设计方法，其中，所述容许尺寸设计步骤包括：